电力储能技术介绍和比较课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,*,Textmasterformate durch Klicken bearbeiten,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,Fnfte Ebene,Klicken Sie,um das Titelformat zu bearbeiten,Page,*,机 密,Copyright 2008 APEX Capital Global Ltd,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,Textmasterformate durch Klicken bearbeiten,Zweite Ebene,Dritte Ebene,Vierte Ebene,Fnfte Ebene,Klicken Sie,um das Titelformat zu bearbeiten,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电力储能技术介绍和比较,电力储能技术介绍和比较电力储能技术介绍和比较目录,”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；,电力储能技术介绍和比较电力储能技术介绍和比较电力储能技术介绍,电力储能方式和发展现状,1,电力储能技术的应用,2,钒电池的技术特点及应用,3,目录,电力储能方式和发展现状1 电力储能技术的应用,大规模储能蓄电的作用,用于调节可再生能源发电系统供电的连续性和稳定性,用于电网的,“,削峰填谷,”,用于用电大户的,“,谷电,”,蓄电,用于重要部门和重要设施的应急电源及备用电源,用于,“,非并网,”,风电直接利用中的调节电源,1,大规模储能蓄电的作用用于调节可再生能源发电系统供电的连续性和,不同应用场合对能量和功率密度的要求是不同的,电能可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储，按照其具体方式可分为物理、电磁、电化学和相变储能四大类型,物理储能,抽水蓄能,压缩空气储能,飞轮储能,电磁储能,电化学储能,相变储能,超导储能,超级电容储能,高能密度电容储能,铅酸、镍氢、镍镉、锂离子、钠硫和液流等电池储能,冰蓄冷储能,P.S.,：以下主要介绍大规模电力储能技术,1,储能技术的分类,不同应用场合对能量和功率密度的要求是不同的电能可以转换为化,配备上、下游两个水库，负荷低谷时段抽水储能设备工作在电动机状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，负荷高峰时抽水储能设备工作于发电机的状态，利用储存在上游水库中的水发电,上水库有无天然径流汇入,纯抽水蓄能电站,混合抽水蓄能电站,调水式抽水蓄能电站,原理,应用,抽水储能是在电力系统中应用最为广泛的一种储能技术，其主要应用领域包括调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用、黑启动和提供系统的备用容量，还可以提高系统中火电站和核电站的运行效率,按一定容量建设，储存能量的释放时间可以从几小时到几天，综合效率在,70%85%,之间,发 展 方 向,机组向高水头、高转速、大容量方向发展，今后的重点将立足于对振动、空蚀、变形、止水和磁特性的研究，着眼于运行的可靠性和稳定性，在水头变幅不大和供电质量要求较高的情况下使用连续调速机组，实现自动频率控制。,1,抽水蓄能电站,配备上、下游两个水库，负荷低谷时段抽水储能设备工作在电动机状,压缩空气储能电站（,compressed air energy storage,CAES,）是一种调峰用燃气轮机发电厂，主要利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，并将其储藏在典型压力,7.5 MPa,的高压密封设施内，在用电高峰释放出来驱动燃气轮机发电。,原理,在燃气轮机发电过程中，燃料的,2/3,用于空气压缩，其燃料消耗可以减少,1/3,，所消耗的燃气要比常规燃气轮机少,40%,，同时可以降低投资费用、减少排放。,CAES,建设投资和发电成本均低于抽水蓄能电站，但其能量密度低，并受岩层等地形条件的限制。,地下储气站有多种模式，其中最理想的是水封恒压储气站，能保持输出恒压气体，保障燃气轮机稳定运行。,CAES,储气库漏气开裂可能性极小，安全系数高，寿命长，可以冷启动、黑启动，响应速度快，主要用于峰谷电能回收调节、平衡负荷、频率调制、分布式储能和发电系统备用。,100 MW,级燃气轮机技术成熟，利用渠氏超导热管技术可使系统换能效率达到,90%,。大容量化和复合发电化将进一步降低成本。随着分布式能量系统的发展以及减小储气库容积和提高储气压力至,1014 MPa,的需要，,812 MW,微型压缩空气蓄能系统（,micro-CAES,）已成为人们关注的热点。,应用,发 展 方 向,1,压缩空气蓄能电站,压缩空气储能电站（compressed air energy,飞轮储能装置主要包括,3,个核心部分：飞轮、电机和电力电子装置。他将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来，当外界需要电能的时候，又通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出到外部负载，要求空闲运转时候损耗非常小。,原理,飞轮储能功率密度大于,5kW/kg,，能量密度超过,20Wh/kg,，效率在,90%,以上，循环使用寿命长达,20a,，工作温区,-4050,，无噪音、无污染、维护简单，主要用于不间断电源,(UPS)/,应急电源,(EPS),、电网调峰和频率控制。,应用,随着对飞轮转子设计、轴承支撑系统和电能转化系统的深入研究，高强度碳素纤维和玻璃纤维材料、大功率电力电子变流技术、电磁和超导磁悬浮轴承技术极大地促进了储能飞轮的发展。磁浮轴承的应用、飞轮的大型化以及高速旋转化合轴承载荷密度的进一步提高，将使飞轮储能的应用更加广泛。,发展方向,1,飞轮储能,飞轮储能装置主要包括3个核心部分：飞轮、电机和电力电子装置。,超导磁储能系统,(SMES),超级电容器储能,原理,原理,应用,应用,发展,发展,超导磁储能系统利用超导体制成的线圈储存磁场能量，功率输送时无需能源形式的转换，具有响应速度快,(ms,级,),，转换效率高,(96%),，比容量,(110 Wh/kg)/,比功率,(10,10 kW/kg,),大等优点，可以实现与电力系统的实时大容量能量交换和功率补偿,SMES,技术相对简单，没有旋转机械部件和动密封问题。,SMES,可以充分满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节、提高系统稳定性和功率输送能力的要求,目前,15 MJ/MW,低温,SMES,装置已形成产品，,100MJ,装置已投入高压输电网运行，,5GWh,装置已通过可行性分析和技术论证。,SMES,的发展重点在于高温超导涂层导体研发适于液氮温区运行的,MJ,级系统，解决高场磁体绕组力学支撑问题等,根据电化学双电层理论，充电时处于理想极化状态的电极表面，电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使其附于电极表面，形成双电荷层，构成双电层电容。由于电荷层间距极小并采用特殊电极结构，电极表面积成万倍增加，产生极大的电容量,超级电容器价格较为昂贵，在电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑和电能质量高峰值功率场合，如大功率直流电机的启动支撑、动态电压恢复器等，在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平,超级电容器已经历了三代发展，形成电容量,0.5 1000F,、工作电压,12400V,、最大放电流,400 2000A,系列产品，储能系统最大储能量达到,30MJ,。基于活性碳双层电极与锂离子插入式电极的第四代产品正在开发中,1,超导磁储能系统与超级电容器储能,超导磁储能系统(SMES)超级电容器储能原理原理应用应用发展,电力储能系统可利用的主要电池,1,各电池储能系统的基本特性,电力储能系统可利用的主要电池1各电池储能系统的基,部 分电 池储 能系 统性 能比 较,铅酸电池,在高温下寿命缩短，与镍镉电池类似，具有较低的比能量和比功率，但价格便宜，构造成本低，可靠性好，技术成熟，已广泛用于电力系统，目前储能容量达,20MW,。但其循环寿命短，且在制造过程中存在一定环境污染。,镍镉等电池,效率高、循环寿命长，但随着充放电次数的增加容量会减少，荷电保持能力有待提高，且因存在重金属污染已被欧盟组织限用。,锂离子电池,比能量,/,比功率高、自放电小、环境友好，但由于工艺和环境温度差异等因素的影响，系统指标往往达不到单体水平，使用寿命较单体缩短数倍甚至十几倍。,钠硫和液流电池,被视为新兴的、高效的且具广阔发展前景的大容量电力储能电池。,1,各电池储能系统比较,部 分电 池储 能系 统性 能比 较铅酸电池在高温,抽水蓄能电站,压缩空气储能电站,日、美、西欧等国家和地区在,20,世纪,6070,年代进入抽水蓄能电站建设的高峰期，到目前为止，美国和西欧经济发达国家抽水储能机组容量占世界抽水蓄能电站总装机容量,55%,以上，其中：美国约占,3%,，日本超过,10%,；中国、韩国和泰国,3,个国家在建抽水蓄能电站,17.53GW,，加上日本的在建量达,24.65GW,。,近年国外投入运行的,8,大抽水蓄能电站：,世界上第一个商业化,CAES,电站为,1978,年在德国建造的,Huntdorf,电站，装机容量为,290 MW,，换能效率,77%,，运行至今，累计启动超过,7000,次，主要用于热备用和平滑负荷。,在美国，,McIntosh,电站装机容量为,100 MW,，,Norton,电站装机容量为,2.7GW,，用于系统调峰；,2005,年由,Ridge,和,EI Paso,能源公司在,Texas,开始建造,Markham,电站，容量为,540 MW,。,在日本，,1998,年施工建设北海道三井砂川矿坑储气库，,2001,年,CAES,运行，输出功率,2MW,。,在瑞士，,ABB,公司正在开发大容量联合循环,CAES,电站，输出功率,442MW,，运行时间为,8h,，贮气空洞采用水封方式。,此外，俄罗斯、法国、意大利、卢森堡、以色列等国也在长期致力于,CAES,的开发。,2,抽水蓄能电站与压缩空气储能电站,抽水蓄能电站压缩空气储能电站日、美、西欧等国家和地区在20世,飞轮储能系统的部分应用：,SMES,的部分应用：,超级电容器系统的部分应用：,近年来，飞轮、超导磁和超级电容器储能技术在各国都得到研发应用,2,飞轮、超导磁和超级电容器储能系统的应用,飞轮储能系统的部分应用：SMES 的部分应用：超级电容器系统,铅酸蓄电池系统,钠硫电池系统,铅酸电池储能系统在发电厂、变电站充当备用电源已使用多年，并在维持电力系统安全、稳定和可靠运行方面发挥了极其重要的作用,国外大型铅酸蓄电池系统及其功能：,东京电力公司在钠硫电池系统研发方面处于国际领先地位，拥有较为成熟的商业化产品，,1999,年在大仁变电站设置,6MW,8h,系统，,2004,年,7,月又在,Hitachi,自动化系统工厂安装了目前世界上最大的钠硫电池系统，容量,9.6MW/57.6MWh,；钠硫电池系统在电力系统和负荷侧成功应用,100,余套，总容量超过,100MW,，其中近,2/3,用于平滑负荷。,2004,年，在美国哥伦比亚空军基地安装了,12MW/120MWh,钠硫电池系统，充当备用电站。,2,电池储能系统,铅酸蓄电池系统与钠硫电池系统,铅酸蓄电池系统钠硫电池系统铅酸电池储能系统在发电厂、变电站充,20,世纪,90,年代初，英国,Innogy,公司成功开发出,5,、,20,和,100kW,系列多硫化钠,/,溴液流储能电堆，并于,2001,年和,2002,年分别在英国和美国各建造了,120MWh,储能电站，用于电站调峰和,UPS,。,2001,年，,250kW/520kWh,全钒液流电池在日本投入商业运营。,近十多年来，美国、日本、欧洲等国家相继将与风能,/,光伏发电相配